實(shí)驗(yàn)四對比度拉伸、直方圖均衡及規(guī)格化處理

1、word實(shí) 驗(yàn) 四【實(shí)驗(yàn)名稱】比照度拉伸、直方圖均衡及規(guī)格化處理【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】編寫比照度拉伸、直方圖均衡及規(guī)格化匹配處理程序：通過參數(shù)調(diào)整使程序分別完成線性拉伸和非線性拉伸的直方圖顯示，完成直方圖均衡及規(guī)格化處理程序的編程和測試工作。實(shí)驗(yàn)使用的操作系統(tǒng)是Windows XP，使用的軟件是Visual C+ 6.0?！舅惴ǚ治觥勘日斩壤熘饕菍ο袼氐幕叶戎颠M(jìn)行變換，分為線性變換和非線性變換。線性拉伸是輸出灰度值與輸入灰度值呈線性關(guān)系的象素級運(yùn)算，灰度變換的一般公式為： Db=f(Da)=a(Da)+(b) a>1：輸出圖像的比照度將增強(qiáng)； a<1：輸出圖像的比照度將減弱。非線性拉伸是

2、輸出灰度值與輸入灰度值呈非線性關(guān)系的象素級運(yùn)算，灰度變換的一般公式： gij=F(fij) (i,j: 0,1,L-1 L為灰度級)其中，F(xiàn)(x)=x+cx(L-1-x)， c>0：中間灰度范圍加強(qiáng)； c<0：中間灰度范圍減弱；F(x)的格式可以是拋物線，正弦函數(shù)，正切函數(shù)等非線性函數(shù)。直方圖均衡化的根本思想是對在圖像中像素個數(shù)多的灰度級進(jìn)行展寬，而對像素個數(shù)少的灰度級進(jìn)行縮減，從而到達(dá)清晰圖像的目的。即實(shí)現(xiàn)在灰度級范圍內(nèi)的灰度值映射，可以表示為：，實(shí)現(xiàn)算法如下：(1)數(shù)組p，統(tǒng)計各個灰度值的個數(shù)，用一個數(shù)組p紀(jì)錄pi；(2)引入數(shù)組s0 = p0，si=si-1+pi；(3)計算

3、新的灰度級映射，引入數(shù)組L, 令Li=si/總像數(shù)*原灰度級長度-1；(4)按照新的灰度級映射顯示原圖片。如某個像素灰度值為gray，那么該點(diǎn)的新灰度值Lgray。直方圖匹配格式化：為了到達(dá)有目的的增強(qiáng)原始圖像，可直接指定直方圖的形狀進(jìn)行匹配。直方圖匹配的目標(biāo)就是為了到達(dá)處理后的圖像的直方圖和指定的直方圖盡可能地相似，其算法流程如下：（1） 對原圖做均衡化處理，可表示為：；（2） 對給定的直方圖做均衡化處理，可表示為：；（3） 對式求逆用1中得到，并用替換，其中和滿足滿足最小， 可以得到灰度映射，可以表示為：；（4） 按照式，調(diào)整圖像各個像素的灰度值。【實(shí)驗(yàn)步驟】1、在實(shí)驗(yàn)二、三的根底上，添加

4、比照度拉伸、直方圖均衡化及規(guī)格化的菜單項(xiàng)和相應(yīng)的響應(yīng)函數(shù)OnLine()，OnQiufan()，OnFenduan()，OnP()，OnSin()，OnTan()，OnEqualization()和OnSpecification()。2、設(shè)計用于輸入線性變換參數(shù)的對話框，并創(chuàng)立相應(yīng)的對話框類CLine；在CLine類中添加成員變量m_a和m_b，用于傳遞線性變換參數(shù)a和b。3、設(shè)計用于輸入非線性變換參數(shù)的對話框，并創(chuàng)立相應(yīng)的對話框類CNonliner；在CNonliner類中添加成員變量m_c，用于傳遞非線性變換參數(shù)c或a。4、編碼實(shí)現(xiàn)相關(guān)的函數(shù)功能。【實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析比擬】1、 線性變換a)

5、一般線性變換：Db=f(Da)=a(Da)+ b 原 圖 一般線性變換后b) 求反：F(x)=255-x，求反后的圖像和直方圖如下c)分段線性變換：對灰度值063和192255的范圍縮減至031和224255，對灰度值64191的范圍增加至32223。分別對圖像灰度值的R、G、B分量做如下操作：假設(shè)X<64，那么FX=X/2假設(shè)64X<192，那么FX=X-64*1.5+32假設(shè)X192，那么FX=X-192/2+224 原 圖 分段變換后2、 非線性變換 a) 二次變換：F(x)=x+cx(L-1-x)。二次變換有兩種，如果需要增加中間灰度范圍，那么參數(shù)C取正值；如果需要減少中間

6、灰度范圍，那么參數(shù)C取負(fù)值。在輸入C為0.005時，變換如下： c=0.005 原 圖 二次變換后 b) 正弦變換FX=255/2*1+sin*x/255-0.5/sin(/2) 取a=0.5 原 圖 正弦變換后 c) 正切變換FX=255/2*1+tan*x/255-0.5 /tan(/2) 原 圖 正切變換后3、 直方圖均衡化統(tǒng)計源圖片各灰度的像素點(diǎn)占總像素點(diǎn)的比例P256。計算T256，其中Ti=P1+P2+Pi。將T256*255轉(zhuǎn)換為目標(biāo)圖像上的灰度值。 原 圖 均衡化后均衡化后的直方圖4、 直方圖規(guī)格化直方圖規(guī)定化就是有選擇的增強(qiáng)某個灰度范圍內(nèi)的比照度或使圖像灰度值的分布滿足特定的條件。 原 圖 規(guī)格化后均衡化后的直方圖【實(shí)驗(yàn)總結(jié)】通過本次實(shí)驗(yàn)，對線性點(diǎn)運(yùn)算有了更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和認(rèn)識，均衡化對于灰度分布過低或過高的圖像有改善作用，不過對灰度本來分布就很均勻的圖像效果不大。規(guī)格化可以使圖像的灰度進(jìn)行變換，盡量趨近樣本直方圖的灰度分布情況。本實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛲ㄟ^線性點(diǎn)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)圖像的灰度線性和非線性變換，并完成了對圖像直方圖的均衡化和規(guī)格化處理。【參考文獻(xiàn)】1. 楊淑瑩編著， VC+圖像處理程序設(shè)計第二版 ，清華大學(xué)出版社，20052. 趙輝, 葉子青編著， Visual C+系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例精粹 ，人民郵電出版社，2005